一种光纤熔接点处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光纤熔接点处理方法，属于光电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 光纤激光器具有结构紧凑、散热性能好、转换效率高、光束质量优良和性能稳定等 优点在许多领域具有广泛的应用需求。迄今，通过激光振荡级加放大方案，已经实现单纤输 出具有良好光束质量的千瓦级全光纤激光器，被广泛应用于汽车制造、船舶工业、铁路机车 制造、军事加工、金属材料加工等各个工业加工行业，并不断向更为广阔的应用领域拓展。
[0003] 在光纤激光器的研制过程中，光纤熔接及熔接点处理技术对光纤激光器输出功率 及转换效率具有重要影响。高功率光纤激光器熔接包括高功率栗浦源与合束器之间单包层 多模光纤熔接，以及基于双包层光纤的各个光纤器件与双包层光纤之间的熔接。文献 《Thermal effects in high power cw fiber lasers》（2008SPIE Vol.7195pp7195U_l)指 出熔接质量差的熔接点的散射光会导致重涂覆与光纤原有涂覆层之间发热，提高熔接质量 能减小这种发热。但过高的熔接质量一方面难以达到，另一方面会使熔接失败率增加，且对 于某些熔接场合如不同纤芯熔接，即使熔接质量再高都无法避免熔接点处光纤泄露，从而 造成熔接点发热，降低熔接点耐光功率水平。文献《1.5kW近单模全光纤激光器》(2013中国 激光Vol. 40pp0702001-l)分析了光纤对准对双包层掺杂光纤与双包层无源光纤熔接影响， 指出双包层无源光纤和掺杂光纤之间的熔接点是整个光纤激光器发热量最大的点，甚至会 造成光纤在熔接点处及熔接点附近损毁。
[0004] 因此，为了保证光纤激光器输出功率及光光转换效率，需要研究一种光纤熔接点 处理方法，以降低熔接点(重涂覆与光纤原有涂覆层之间）发热，避免光纤因熔接造成损伤， 提高熔接点耐光功率水平。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种光纤熔接点处理方 法，能够有效避免熔接点发热，提高熔接点耐光功率水平。
[0006] 本发明的技术解决方案是:一种光纤熔接点处理方法，所述光纤为双包层光纤，包 括以下步骤：
[0007] 步骤一:去除两根光纤熔接点周围的涂覆层和外包层，使熔接点及熔接点附近的 光纤内包层裸露，将两光纤进行熔接；
[0008] 步骤二:在熔接点及熔接点附近的裸露内包层外部依次制作第一透光保护层和第 二透光保护层，其中第一透光保护层的折射率m〈第二透光保护层的折射率n 2,且m〈内包层 的折射率no;
[0009] 步骤三:将经过步骤二处理后的带有两层透光保护层的光纤置于带有水冷装置的 封装结构中，通光，判断所述光纤工作温度是否大于60度，如果不大于，则光纤熔接点处理 完成，否则，利用所述水冷装置为光纤降温，光纤熔接点处理完成。
[0010] 一种光纤熔接点处理方法，所述光纤为单包层光纤，包括以下步骤：
[0011] 步骤一:去除两根光纤熔接点周围的涂覆层，使熔接点及熔接点附近的光纤包层 裸露，将两光纤进行熔接；
[0012] 步骤二:在熔接点及熔接点附近的裸露包层外部依次制作第一透光保护层和第二 透光保护层，其中包层的折射率m〈第一透光保护层的折射率m〈=第二透光保护层的折射 率Π 2〇
[0013] 步骤三:将经过步骤二处理后的带有两层透光保护层的光纤置于带有水冷装置的 封装结构中，通光，判断所述光纤工作温度是否大于60度，如果不大于，则光纤熔接点处理 完成，否则，利用所述水冷装置为光纤降温，光纤熔接点处理完成。
[0014] 所述第一透光保护层为重涂覆层或者光学凝胶或者透光波导结构，第二透光保护 层为光学凝胶或者透光波导结构，两层透光保护层之间、第一透光保护层与光纤之间均紧 密贴合无空气。
[0015] 所述步骤三中封装结构为带有空腔的金属密封结构，所述空腔用于放置光纤;水 冷装置包括进水管和出水管，进水管和出水管与所述空腔连通，通过水的循环流动降低光 纤工作温度。
[0016] 所述两根光纤为同类型光纤或不同类型光纤。
[0017] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0018] (1)本发明分别针对双包层光纤和单包层光纤提出了熔接点处理方法，通过设置 两层透光保护层，对熔接点进行保护，并进一步通过两层透光保护层折射率设计，能够将熔 接点泄露光导入透光保护层中，防止泄露光多次散射造成熔接点发热，在一般的熔接质量 下，能够有效避免熔接损伤，提高熔接点耐光功率水平。
[0019] (2)本发明第一透光保护层为重涂覆层或者光学凝胶或者透光波导结构，第二透 光保护层为光学凝胶或者透光波导结构，利用第一透光保护层和第二透光保护层的折射率 关系设计，调节第一透光保护层界面光传输行为，将约束于第一层透光保护层中的光导出， 可防止光在第一透光保护层中前向或者后向传输造成光纤熔接点损伤。两层透光保护层之 间、第一透光保护层与光纤之间均紧密贴合无空气，避免由于空气进入产生光散射，提高熔 接点耐光功率水平。
[0020] (3)本发明在熔接点温度超出60度时采用带有水冷装置的封装结构用于熔接点冷 却，水冷装置由两根水管组成，结构简单，工作可靠，通过水的循环可有效流动降低光纤熔 接点温度，有效提高熔接点耐功率水平。
[0021] (4)本发明可应用于同种光纤及不同种类之间的光纤熔接处理，是一种适应性较 广的熔接点处理方法。
【附图说明】
[0022]图1为经过重涂覆处理的双包层光纤熔接点光散射图；
[0023]图2为三种造成光纤熔接损耗方式示意图；
[0024]图3散射光在重涂覆层和空气界面传播示意图，其中(a)为光直接散射示意图，（b) 为光在重涂覆层与空气界面全反射示意图；
[0025]图4为采用本发明方法处理的双包层光纤纵切面示意图；
[0026] 图5为熔接后的光纤置于封装结构中的示意图；
[0027] 图6为本发明的两层透光保护层示意图，其中（a)为三层结构横截面图，（b)为柱状 结构横截面图，（c)为变形的三层横截面图；
[0028]图7为本发明双包层光纤熔接点处理方法示意图。
【具体实施方式】
[0029]传统的单包层光纤之间的熔接或双包层光纤之间的熔接都是通过重涂覆处理以 提高熔接质量，降低熔接点发热。以双包层光纤为例，经过重涂覆处理双包层光纤熔接点如 图1所示，包括光纤11、12,光纤11和光纤12均包括光纤涂覆层和外包层21、光纤内包层22、 光纤纤芯23,在光纤11上有光纤涂覆层剥除点313,在光纤12上有光纤涂覆层剥除点312、包 层传输栗浦光308和310、纤芯传输信号光309、重涂覆层314、光纤熔接点24。
[0030] 熔接点熔接损耗主要有三种，如图2所示，光纤轴倾斜、光纤轴偏离和模场失配。当 熔接点熔接质量较差时，熔接点损耗会导致包层传输栗浦光308、310和信号光309从熔接点 泄露。由于重涂覆层外是空气，折射率小于重涂覆层折射率m，因此，当散射光在重涂覆层 和空气界面传播有两种情况：
[0031] 1当入射光入射角小于临界角
光会直径散射出去，如图3中(a)所示。
[0032] 2当入射光入射角大于临界角
，光会在重涂覆层与空气界面发生全 反射，如图3中（b)所示，经多次反射后最终到达光纤涂覆层剥除点312、313处，由于光纤涂 覆层剥除点312、313处被剥除的涂覆层为不连续点，所